丹麥英國芬蘭科學家團隊研究發(fā)現 宇宙因膨脹產生“上帝粒子”而沒有坍縮

科技日報北京12月29日電 （記者常麗君）宇宙為何沒有坍縮？由丹麥哥本哈根大學和英國、芬蘭科學家組成的研究團隊在《物理評論快報》上發(fā)表論文稱，他們距離找到這一問題的答案更近了一步。研究團隊對標準模型中最后一個未知參數——希格斯場和萬有引力之間的耦合強度做出了限制。這一研究有助科學家修正膨脹模型，使之與我們的宇宙實際情況更加符合。

按照目前最好的物理學模型，宇宙在大爆炸膨脹之后很快就會坍縮，膨脹持續(xù)不超過1秒。而宇宙沒有坍縮，部分原因是在膨脹過程中產生了希格斯玻色子，俗稱“上帝粒子”。以往研究表明，在早期宇宙中，希格斯場可能獲得足夠大的波動來克服能量障礙，使宇宙從標準真空態(tài)轉變?yōu)樨撃芰空婵諔B(tài)，而讓宇宙迅速坍縮。

研究人員解釋說，希格斯場與萬有引力之間耦合得越強，波動就越大，最終引發(fā)關鍵性過渡，轉變成負能量真空態(tài)。據他們計算，在膨脹之后，只要耦合強度超過1，就會發(fā)生坍縮。2014年，該團隊通過分析膨脹過程中保持穩(wěn)定性所需的必要條件，推導出一個較低的界限值0.1，結合新結果，將耦合強度限制在0.1—1的范圍，接近其歷史估計值1/6。歷史估值1/6是希格斯-萬有引力零耦合時的數值，但這個值未必正確。

將希格斯-萬有引力耦合強度的范圍收窄對物理學家具有指導意義，在分析實驗數據時，有助確定更精確的耦合值。比如利用宇宙微波背景輻射和萬有引力波的數據，有望對該值做進一步限定，將希格斯-萬有引力耦合強度與其他參數結合，可以生成沒有轉變到坍縮態(tài)的宇宙圖。

論文第一作者、哥本哈根大學的馬蒂·赫蘭南說，這些參數的結合不僅決定著這種過渡（包括希格斯場與萬有引力耦合）能否發(fā)生，而且決定著膨脹的能級，這是靠目前檢測無法嚴格限定的，因此現在還無法定論標準模型是否有問題。將來通過獨立測量，如觀察最初膨脹產生的萬有引力波，可對希格斯-萬有引力耦合和膨脹程度做出更嚴格限定。